（计算机软件与理论专业论文）web+services技术在cnc自动编程系统中的应用研究.pdf

摘要 摘要 i n t e m e t 的快速普及和w e b 技术的发展，使传统的制造业发生了深刻的变革， 出现了协同制造、异地制造等一系列新的业务需求。这些业务需求极大地推动 了分布式计算技术的发展。w e bs e r v i c e s 技术和智能a g e n t 是当前分布式计算研 究的主流。经过近几年的发展，w e bs e r v i c e s 技术已经逐步完善和规范，并且为 许多商业组织所采用。而另一分支智能a g e m 技术的研究也取得了巨大的进展。 将w e bs e r v i c e s 技术与a g e n t 技术相结合成为当今研究的热点。数控技术是先进 制造业的核心，而c n c 自动编程系统又是数控加工应用中的关键环节之一。将 w e bs e r v i c e s 技术与a g e n t 技术结合，应用于c n c 自动编程系统，具有重要的 理论研究和实际应用价值。 本文首先将智能a g e n t 技术与w 曲s e r v i c e s 技术进行对比，分析了两者的不 足，研究了将两者相互结合应用的实际意义，然后将w e bs e r v i c e s 技术应用于多 a g e n t 模型中，构造了基于w e bs e r v i c e s 的多a g e n t 系统模型。该模型将服务包 装在a g e n t 中，并通过w e b 服务解决了a g e n t 的跨平台通信问题。在构造了该 模型之后，对模型中的服务a g e n t 和协调中心进行了具体的设计。 在上述理论研究的基础上，根据数控自动编程系统的一般原理，本文设计 了一个智能c n c 自动编程系统。该系统在将a u t o c a d 以c a d 接口a g e n t 的形 式嵌入自身系统的基础上，加入轨迹生成，加工仿真，后置处理以及与机床的 通信等功能。 关键词：w e b 服务；多a g e n t ；c n c 自动编程 a b s t r a c t a bs t r a c t w i t ht h er a p i dp o p u l a r i z a t i o no fi n t e m e ta n dt h ed e v e l o p m e n to fw e bt e c h n i q u e ， p r o f o u n di n n o v a t i o n sa r et u r n i n gu pi nt h ea r e ao ft h et r a d i t i o n a lm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y , a n d an e ws e r i e so fb u s i n e s sn e e d sc o n c e r n i n g c o l l a b o r a t i v e m a n u f a c t u r i n g ，s e p a r a t e d p l a c em a n u f a c t u r i n g a n dg l o b a lm a n u f a c t u r i n g a r e c o m i n go u t w e bs e r v i c e sa n di n t e l l i g e n ta g e n tt e c h n o l o g ya r et h em a i n s t r e a mo f d i s t r i b u t e dc o m p u t i n gr e s e a r c h a f t e rs e v e r a ly e a r so fd e v e l o p m e n t ，w e bs e r v i c e s t e c h n o l o g yh a sg r a d u a l l yi m p r o v e da n ds t a n d a r d i z e d ，a n db e i n ga d o p t e db ym a n y c o m m e r c i a lo r g a n i z a t i o n s a n o t h e rb r a n c h ，t h ei n t e l l i g e n ta g e n tt e c h n o l o g y ，h a s a l s om a d et r e m e n d o u sp r o g r e s s t h ei n t e g r a t i n go fw e bs e r v i c e sa n da g e n th a s b e c o m eah o tr e s e a r c h n ct e c h n o l o g yi st h ec o r eo fa d v a n c e dm a n u f a c t u r i n g t e c h n o l o g y , a n dc n ca u t o p r o g r a m m i n gt e c h n o l o g yi sak e yf ot h ea p p l i c a t i o no f t h en ct e c h n o l o g y t h ea p p l i c a t i o no ft h ei n t e g r a t e dw e bs e r v i c e sa n da g e n ti n t o c n ca u t o - p r o g r a m m i n gs y s t e m ，i so fg r e a tt h e o r e t i c a lr e s e a r c ha n dp r a c t i c a l a p p l i c a t i o nv a l u e t h i sd i s s e r t a t i o nf i r s tc o m p a r e st h ew e bs e r v i c e sw i t ha g e n t ，a n a l y z e st h e d r a w b a c k so fb o t h ，s t u d i e st h ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo ft h ei n t e g r a t i o n ，a n dt h e n c o n s t r u c t saw e bs e r v i c e s b a s e dm a sm o d e l i nt h i sm o d e lt h es e r v i c e si sp a c k a g e d i na g e n t a n di ts o l v e st h ea g e n t sc r o s s p l a t f o r mc o m m u n i c a t i o np r o b l e m a n dt h e n t h es p e c i f i cd e s i g no fs e r v i c ea g e n ta n dm e d i a t o rc e n t e ri sg i v e n a c c o r d i n gt ot h et h e o r e t i c a ls t u d i e sa b o v ea n dt h eg e n e r a lp r i n c i p l e s o ft h e a u t o p r o g r a m m i n gs y s t e m ，ap r o t o t y p eo fi n t e l l i g e n tc n c a u t o 。p r o g r a m m i n gs y s t e m i sd e s i g n e d b a s e do ne m b e d d i n gt h ea u t o c a di n t oi t s e l f i nt h ef o r mo fc a da g e n t ， t h es y s t e mc a np r o v i d et o o lp a t hg e n e r a t i o n ，n cs i m u l a t i o n ，p o s t 。p r o c e s s e ra sw e l l a sc o m m u n i c a t i o nw i t hm a c h i n et o o l sa n do t h e rf u n c t i o n s k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e s ；m u l t i - - a g e n t ；c n ca u t o - - p r o g r a m m i n gs y s t e m 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得直昌太堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手了) ：荔岬 签字日期： 郧年矽月矽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ：荔钐 p导师签名c 瑚：c 幻 签字目期：沙髫年j d 月p 肜e i 签字日期：弗年心月日 第1 章引言 1 1 数控技术的发展 第1 章引言 数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。数控技术水 平高低和数控设备的拥有量，是体现一个国家综合国力水平、衡量工业现代化 的重要标志之一f i 】。随着制造业技术的进步，数控机床的应用己日趋普及，现 代的数控加工技术使得机械制造过程发生了显著变化。现代数控加工技术是指 高效优质的实现零件特别是复杂形状零件加工的有关理论、方法与实现技术， 它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础和关键技术。近年来， 世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适 应能力和竞争能力。 从1 9 5 2 年美国帕森兹公司( p a r s o n sc o r p o r a t i o n ) 与麻省理工学院( m i t ) 合作，成功研制出第一套三坐标联动、利用脉冲乘法器原理的实验性数字控制 系统至今，已有5 0 多年的历史。在这5 0 多年中，数控技术的发展大致经历了 以下六个阶段【i 】【2 】： ( 1 ) 电子管数控系统阶段：以m i t 研制的三坐标数控系统为标志，系统全部 采用电子管元件组成，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。 ( 2 ) 晶体管数控系统阶段：晶体管的研制成功使电子装置的体积大为减小。 1 9 5 9 年，开始将晶体管和印刷电路板应用于数控系统，使数控系统进入 了第二代。同年，第一台带自动换刀装置的数控机床( 加工中心) 诞生。 ( 3 ) 小规模集成电路数控系统阶段：1 9 6 5 年，出现了小规模集成电路。随后， 小规模集成电路应用于数控系统，标志着第三代数控技术的产生。小规 模集成电路的使用使得数控系统体积大为减小，功耗减低，可靠性进一 步提高。 ( 4 ) 小型计算机控制的数控系统阶段：随着微电子技术的发展，小型计算机 逐渐取代了专用计算机，使得许多控制功能可以由编制程序来完成。1 9 7 0 年，美国芝加哥国际机床展上展出了采用小型计算机控制的计算机数控 系统( c n c ) ，标志着数控技术的发展进入第四个阶段。 第1 章引言 ( 5 ) 微型计算机控制的数控系统( m n c ) 阶段：随着大规模集成电路的发展， 产生了微处理器。1 9 7 4 年，产生了以微处理器为核心的c n c 系统，标志 着第五带数控系统的产生。微处理器的采用是数控系统体积更小、集成 度更高、工作更可靠，并极大的降低了c n c 系统的制造成本。 ( 6 ) 基于p c - n c 的数控系统：随着微处理器性能的不断提高和软件功能的同 益增强，充分利用p c 机的软硬件资源，组成开放式的数控技术平台，为 组建数字化系统打下了坚实的基础。 当前数控技术正朝着高速度、高精度、高可靠性、智能化、网络化、开放 性方向发展。 1 2 数控编程系统概述 数控编程技术是数控加工技术应用中的关键环节，也是目前 c a d c a p p c a m 系统中最能明显发挥效益的环节，在实现加工自动化、提高 加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用【3 1 。数控程序 编制的主要内容和步骤如图1 1 所示。 图1 1 数控程厅编制的主要步骤 目前数控编程方法主要有两种： 1 、手工编程手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤( 即从零件 图样分析，工艺处理，确定加工路线和工艺参数，技术数控机床所需输入的数 据，编写零件的数控加工程序单，直至程序的校验) 均由人工来完成。对于几 何形状不太复杂的简单零件，计算比较简单，加工程序不多，采用手工编程比 较容易实现。但对于形状复杂的零件，具有非圆曲线、列表曲线轮廓的，特别 2 第1 章引言 是对于具有列表曲面、组合曲面的零件，计算相当繁琐，程序量非常大，用手 工编程根本无法解决。 2 、自动编程自动编程是计算机根据输入零件的图形信息，自动生成机床 能识别的数控加工程序，编程的大部分工作有计算机完成。自动编程又分为两 种，即a p t 语言编程和图形交互式自动编程【4 】。 ( 1 ) a p t 语言编程a p t ( a u t o m a t i c a l l yp r o g r a m m e dt 0 0 1 ) 语言是二十世 纪五十年代m i t 设计的一种专f - j m 于机械零件数控加工程序编制的语言。a p t 几经发展，形成了诸如a p t i i 、a p t i i i ( 立体切削用) 、a p t i v ( 算法改进，增 加多坐标曲面加工编程功能) 、a p t - a c ( a d v a n c e dc o n t o u r i n g ) ( 增加切削数据 库管理系统) 和a p t - s s ( s c u l p t u r e ds u r f a c e ) ( 增加雕塑曲面加工编程功能) 等版本。草用a p t 语言编制数控程序具有程序简练，走刀控制灵活等优点，使 数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素的点、线、 面的高级语言级。a p t 仍有许多不便之处，草用语言定义零件几何形状，难以 描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直 观图形显示和刀具轨迹的验证手段，难以与c a d 数据库和c a p p 系统有效连接， 不容易做到高度的自动化、集成化。 ( 2 ) 图形交互式自动编程图形交互式自动编程是一种计算机辅助编程技 术，它通过专用的计算机软件来实现。采用图形化自动编程，编程人员首先对 零件样图进行工艺分析，利用自动编程软件本身的自动绘图功能或专用c a d 软 件的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件； 然后调用数控编程模块，根据屏幕菜单的提示、采用人机交互方式在计算机屏 幕上指定被加工的部位并输入相应的加工工艺参数，计算机便可以进行必要的 数学处理并自动生成加工程序。同时，还可以在计算机屏幕上动态地显示刀具 的加工轨迹。显然，这种编程方法较前两种具有速度快、精度高、直观性好、 使用方便、便于检查等优点。因此，图形交互式自动编程已经能够成为目前国 内外先进的c a d c a m 软件所普遍采用的数控编程方法，例如p r o e n g i n e e r i n g 、 m a s t e rc a m 、u n i g r a p h i c sn x 及国产的c a x a l a t h e 等系统。这些系统都很有 效地解决了几何造型、零件几何形状的显示、交互设计、修改及刀具轨迹生成、 走刀过程的仿真显示、验证等问题，实现了c a d 和c a m 的集成，推动了c a d 和c a m 向一体化方向发展。 第1 章引言 1 2 1 数控自动编程系统的国内外研究现状 国外数控编程技术开发应用较早，出现数控机床自动编程系统较为先进， 功能相当强大。国外开发且应用较广的有m a s t e rc a m ，i b m 和d a s s a u l t 公 司的c a t 认c a d a m ，c v 公司的c a d ds s ，e d s 公司的u g ，p t c 公司的p r o e ， c i m a t r o n ，s o l i d e d g e ，s o l i d w r o r k s ，i - d e a s 系统、i c e m 系统等。数控加工 使用较多的软件为m a s t e r c a m ，c i m a t r o n ，u g am a s t e r c a m 属于中档的 c a d c a m p d m 产品，是较早在微机平台上实现三维c a d c a m 全功能的系 统。这些软件功能很强大，但价格过高，国内的中小企业购买不起，它们也不 支持国产快速走丝线切割机床，为摆脱困境，开发一个具有自主版权的数控系 统非常有必要。 我国数控技术起步于2 0 世纪5 0 年代末期，经历了“六五”、“七五”期间的 消化吸收、引进技术阶段，“八五”期间建立国产化体系阶段，“九五”期间产业 化阶段。国内的数控编程起步较晚，较国外的落后，也出现了很多数控编程软 件，它分三种情况：一种就是自行开发的数控c a d c a m 集成软件，如北航自 行开发的c a x a 系列软件、开目c a d 、高华g e m s 、大天c a d c a m 软件系 统、美思m i c r o s o l i d 软件系统、浙江大天电子信息工程有限公司开发的 g s c a d 9 8 系统、广州红地技术有限公司开发的基于s t e p 标准的c a d c a m 金银花系统；第二种就是在现有大型国外数控软件下进行二次开发，生成适合 本企业使用的软件：第三种是在通用的c a d 软件环境下( 如a u t o c a d ) 开发 生成3 b 指令线切割自动编程软件。 1 2 2 数控自动编程系统的发展趋势 随着网络技术和先进制造技术的飞速发展，作为制造单元中重要组成部分 的数控系统也在发生着深刻的变革，正朝着开放式、网络化、智能化的方向发 展。在网络化制造模式下，作为制造业信息化基础的底层c n c 控制系统的网络 化实现就显得至关重要。 计算机网络技术和信息技术的飞速发展带来了制造业的不断变革，数控技 术作为未来先进制造技术的核心内容之一，正在朝着开放化、网络化、柔性化 和智能化方向发展，数控装备产品的设计制造和应用开发都同益显示出基于开 放接口标准的模块形态。网络数控的基本思想是从系统角度出发，以集成为手 4 第1 章引言 段，以数控技术、计算机和网络技术、通讯技术等先进技术为支撑，通过网络 将车间设备、资源加以集成，最终形成一个开放的、具有一定功能的网络数控 制造单元。 1 3 课题的来源及意义 1 3 1 课题来源 本课题来源于江西省工业攻关课题基于智能a g e n t 技术的c n c 加工自动 编程系统。该课题主要研究任务是寻求新的c n c 加工自动编程求解算法；深 入研究a g e n t 及多a g e n t 系统理论与技术；利用智能a g e n t 技术对c n c 加工过 程的各个方面进行有机的集成；构造一个能对大多数c n c 加工适用的分布式智 能加工编程系统。 1 3 2 课题的研究意义 w e bs e r v i c e s 技术和智能a g e n t 是当前分布式计算研究的主流。经过近几 年的发展，w e bs e r v i c e s 技术已经逐步完善和规范，并且为许多商业组织所采 用。而另一分支智能a g e n t 技术的研究也取得了巨大的进展。通过松散耦合的 集成模型和共同的服务接入标准，w e b 服务让异构系统的集成更加灵活，然而， 如何达到w e b 服务发现、组合和更新的自动化，如何实现对w e b 服务执行的监 控和管理，一直是悬而未决的问题。a g e n t 是用来解决这些问题的一个很有前 途的技术。不幸的是，w 曲服务和a g e n t 技术从一开始就是以不同的标准和规 格来开发的，不仅体系结构不尽相同，通信协议也完全不同。因此，在这种背 景下，将两者结合变非常有意义。w 3 c 指出，软件a g e n t 是驱动w e b 服务发展 的项目之一。将w r e bs e r v i c e s 技术与a g e n t 技术相结合成为当今研究的热点， 目前，已经有大量的研究项目致力于将这两项技术放在一个集成的框架下【6 驯。 数控技术是先进制造业的核心，而c n c 自动编程系统又是数控加工应用中 的关键环节之一。将w r e bs e r v i c e s 技术与a g e n t 技术结合，应用于c n c 自动编 程系统，具有重要的理论研究和实际应用价值。 第1 章引言 1 4 本文的主要研究内容 基于上述研究意义，本文的研究工作主要围绕w e bs e r v i c e s 技术在c n c 自 动编程系统中的应用进行展开。具体的研究工作包括： ( 1 ) 系统地研究w e bs e r v i c e s 体系结构和多a g e n t 系统理论； ( 2 ) 研究将w e bs e r v i c e s 和多a g e n t 结合的应用，构造基于w 曲s e r v i c e s 的多a g e n t 系统模型； ( 3 ) 将该多a g e n t 系统模型应用于c n c 自动编程系统，建立基于w m a s 的c n c 自动编程系统； ( 4 ) 对基于w m a s 的c n c 自动编程系统中的主要模块进行实现。 6 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 2 1w e bs e r v i c e s 概述 因特网和w e b 的发展为组织之间的过程集成提供了新的机遇，w e b s e r v i c e s 技术的出现为解决跨组织的过程集成问题提供了一种模式。经过近几 年的发展，w e bs e r v i c e s 技术也已经逐步完善和规范，并且为许多商业组织所 采用。w e bs e r v i c e s 技术的目标是通过使用w e b 标准获得应用间全方位的互操 作，它通过开放协议建立一个松耦合的集成模型实现跨组织的异构系统集成【1 0 l 。 2 1 1w e bs e r v i c e s 的定义 w e b 服务是以独立于平台的方式，通过标准的w e b 协议，可以由程序访问 的应用程序逻辑单元【1 1 j 【1 纠。 应用程序逻辑单元：w e b 服务包括一些应用程序逻辑单元或者代码。这些 代码可以完成运算任务，可以完成数据库查询，可以完成计算机程序能够完成 的任何工作。 可由程序访问：当前大多数w e b 站点都是通过浏览器由人工访问的，w e b 服务可以由计算机程序来访问。 标准的w e b 协议：w e b 服务的所有协议都基于一组标准的w e b 协议，诸 如h t t p ，x m l ，s o a p ，w s d l 和u d d i 。 平台独立性：w e b 服务可以在任何平台上实现。标准协议不是由单个供应 商专用的，它可以由大多数主要供应商支持。 2 1 2w e bs e r v i c e s 的体系结构 w e bs e r v i c e s 体系结构基于三种角色( 服务提供者、服务注册中心和服务 请求者) 之间的交互【1 3 】【14 1 。交互涉及发布、查找和绑定操作。这些角色和操作 一起作用于w e b 服务构件：w e bs e r v i c e s 软件模块及其描述。在典型情况下， 服务提供者托管可通过网络访问的软件模块( w 曲服务的一个实现) 。服务提 7 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 供者定义w e b 服务的服务描述并把它发布到服务请求者或服务注册中心。服 务请求者使用查找操作来从本地或服务注册中心检索服务描述，然后使用服务 描述与服务提供者进行绑定并调用w e b 服务实现或同它交互。服务提供者和 服务请求者角色是逻辑结构，因而服务可以表现两种特性。图2 1 图示了这些 操作、提供这些操作的组件及它们之间的交互【1 5 】【1 6 1 。 f i n d ( w s d l 。u d d i ) s e r v i c e r e q u e s t o r ，7 s e r v i c e r 啪e g isi泸try b i n d p u b l i s h ( w s d l u d d i ) s e r v ic e ( s e r v i c e p r o v id e r 。1 磊 、d e s c r i p t i o n 图2 1w e bs e r v i c e s 的体系结构 下面分别介绍w e bs e r v i c e s 体系结构中的三种角色： 1 服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) ：从企业的角度看，这是服务的所有者。 从体系结构的角度看，这是托管访问服务的平台。 2 服务请求者( s e r v i c er e q u e s t o r ) ：从企业的角度看，这是要求满足特定 功能的企业。从体系结构的角度看，这是寻找并调用服务，或启动与服务的交 互的应用程序。服务请求者角色可以由浏览器来担当，由用户或无用户界面的 程序( 例如，另外一个w 曲服务) 来控制它。 3 服务注册中心( s e r v i c er e g i s t r y ) ：这是可搜索的服务描述注册中心， 服务提供者在此发布他们的服务描述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间， 服务请求者查找服务并获得服务的绑定信息( 在服务描述中) 。对于静态绑定的 服务请求者，服务注册中心是体系结构中的可选角色，因为服务提供者可以把 描述直接发送给服务请求者。同样，服务请求者可以从服务注册中心以外的其 它来源得到服务描述，例如本地文件、f t p 站点、w e b 站点、广告和服务发现 ( a d v e r t i s e m e n ta n dd i s c o v e r yo fs e r v i c e s ，a d s ) 或发现w e b 服务( d i s c o v e r y 8 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 o fw e bs e r v i c e s ，d i s c 0 ) 。 对于利用w e b 服务的应用程序，必须执行以下三个操作：发布服务描述、 查询或查找服务描述以及根据服务描述绑定或调用服务。这些操作可以单次或 反复出现。这些操作具体为： 1 发布( p u b l i s h ) ：为了使服务可访问，需要发布服务描述以使服务请求 者可以查找它。发布服务描述的位置可以根据应用程序的要求而变化。 2 查找( f i n d ) 在查找操作中，服务请求者直接检索服务描述或在服务 注册中心中查询所要求的服务类型。对于服务请求者，可能会在两个不同的生 命周期阶段中牵涉到查找操作：在设计时为了程序开发而检索服务的接口描述， 而在运行时为了调用而检索服务的绑定和位置描述。 3 绑定( b i n d ) ：最后需要调用服务。在绑定操作中，服务请求者使用服 务描述中的绑定细节来定位、联系和调用服务，从而在运行时调用或启动与服 务的交互。 w 曲服务中包含以下两个构件： 1 服务：w 曲服务是一个由服务描述来描述的接口，服务描述的实现就 是该服务。服务是一个软件模块，它部署在由服务提供者提供的可以通过网络 访问的平台上。服务存在就是要被服务请求者调用或者同服务请求者交互。当 服务的实现中利用到其它的w e b 服务时，它也可以作为请求者。 2 服务描述：服务描述包含服务的接口和实现的细节。其中包括服务的数 据类型、操作、绑定信息和网络位置。还可能包括可以方便服务请求者发现和 利用的分类及其它元数据。服务描述可以被发布给服务请求者或服务注册中心。 为了实现一个完整的w e bs e r v i c e s 体系结构需要有一系列的协议规范来支 撑，这些协议组成了表2 1 所示的协议栈【l 引。首先，服务提供者所能提供的服 务接口用w s d l 和w s f l 描述出来，然后使用u d d i 在服务中介者处将这些服 务接口进行注册；服务中介者则使用u d d i 注册这些服务接口，并接受服务请 求者的查询；服务请求者通过使用u d d i 在服务中介者处查询，得到所需的服 务接口的描述文件，然后绑定到这些服务，最终完成调用。参与者之间的三种 操作都采用s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 完成。 9 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 表2 1w e bs e r v i c e s 协议栈 w o r k f l o wl a y e rw s f l s e r v i c ed i s c o v e r y , u d d i i n t e g r a t i o nl a y e r o s e r v i c ed e s c r i p t i o n 蓉 c w s d l 巴 3 c 力 o l a y e r o o 口口 c 。 ： 暑 o m e s s a g i n gl a y e r s o a p 。 2 暑 5 h t t p f t 只 o t r a n s p o r tl a y e r s m t p i n t e m e tl a y e r i p v 4 ，i p v 6 2 2w e bs e r v i c e s 相关技术 2 2 1x m l x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言) 是目前全球范围内 用于描述数据和交换数据的一种标准的方式，是w 3 c 认可的用于结构化数据和 内容以及交换电子文档的标准数据格式【1 7 】。x m l 和h t m l 都是从s g m l 演化 而来的。x m l 作为s g m l 的最小完备子集，继承了s g m l 的强大功能而剥除 了繁琐的定义。其开始设计时的主要目的是用来弥补h t m l 作为在i n t e r n e t 上 描述数据的标准语言的不足，以其强大的扩展性满足网络信息发布的需要。同 h t m l 相比，x m l 的优势有：o x m l 是面向内容的；( 9 x m l 标注是可扩展的； x m l 可以通过d t d 或x m ls c h e m a 文档来说明文档的限制结构； x m l 提供了一个直接处理i n t e m e t 数据的通用方法。 x m ls c h e m a ( x s d ) 是w 3 c 的推荐标准【1 8 】，于2 0 0 1 年5 月正式发布。 x m l s c h e m a 的主要目的是用来定义一类x m l 文档( 一个x m l a p p l i c a t i o n ) 。 因此模式的“实例文档”形式常常用来描述_ 个与特定x m ls c h e m a 相一致的 x m l 文档。x m ls c h e m a 一确定下来，立刻成为全球公认的首选x m l 环境下 的数据建模工具。它已经基本取代了d t d 在x m l 刚刚成为w 3 c 推荐标准时 的地位。x m ls c h e m a 完全使用x m l 作为描述手段，具有很强的描述能力、扩 1 0 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 展能力和处理维护能力。与d t d 相比，x m l s c h e m a 存在着以下一些优点【1 9 】【2 0 】： ( 1 ) 丰富的数据类型。包括：布尔型、数字、日期时间、u r i s 整数、十 进制数、市属、时间间隔等，同时还支持由这些简单的类型生成复杂的类型。 ( 2 ) 可以自定义数据类型，称为原型( a r c h e t y p e s ) 。原型可修改，并可以 由原型再定义派生数据类型。 ( 3 ) 属性分组。属性的应用范围是多种多样的，有的是所有元素都有的， 有的是专门为图形元素设定的。 ( 4 ) 名域( n a m e s p a c e ) 。x m ls c h e m a 具有内在的识别名域的能力。 x m l 相关技术还包括：d o m ，s a x ，x s l x s l t ，x q u e r y 等。对于w e b s e r v i c e 而言，其调用、描述、发现等所有协议都是以x m l 为底层核心和架构 基础。s o a p 、w s d l 、u d d i 的x m l 语法都是采用x m ls c h e m a 进行定义和 描述的。 2 2 2s o a p s o a p ( 简单对象访问协议) 提供了一种简单且轻量的机制，用于分散分 布式环境中的对等体之间进行结构化和类型化的数据交换。s o a p 协议规范描 述了有关s o a p 的线上协议和如何处理消息的信息、对象是如何通过值在w e b s e r v i c e 间被传递的，并涉及到性能和安全性问题。s o a p 本身并不定义任何应 用语义，如编程模型或特定语义实现，它只是定义了一种简单的机制，通过一 个模块化的包装模型和对模块中特定格式编码的数据的重编码机制来表示应用 语义。s o a p 的这项能力使得它可被很多类型的系统用于从消息系统到r p c ( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 的延伸。s o a p 主要由以下四个部分组成1 2 l j ： ( 1 ) s o a pe n v e l o p e ( s o a p 信封) ：它构造定义了一个整体的表示框架， 可用于表示在消息( m e s s a g e ) 中的是什么，谁应当接受并处理它，以及这是可 选的还是强制的。 ( 2 ) s o a pe n c o d i n gr u l e s ( s o a p 编码规则) ：它定义了一个数据的编序机 制，通过这样一个编序机制来定义应用程序中需要使用的数据类型，并可用于 交换由这些应用程序定义的数据类型衍生的实例。 ( 3 ) s o a pr p c r e p r e s e n t a t i o n ( s o a pr p c 表示) ：定义了一个用于表示远 端过程调用和响应的约定。 ( 4 ) s o a pb i n d i n g ( s o a p 绑定) ：它定义了一个使用底层传输协议来完 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 成在结点间交换s o a p 信封的约定。 在w e b 服务实现方案模型中，基于s o a p 的客户程序充当w e b 服务请求 方，处理基于x m l 的请求响应、包含x m l 文件的消息、调用远程方法所需 的参数和调用s o a p 服务器应用程序。s o a p 服务器应用程序充当w e b 服务提 供方，处理来自客户端的请求和消息，并将响应发送给调用s o a p 客户端。同 时它也可以充当s o a p 中间方来实现应用程序的扩展，以便通过一系列s o a p 节点或最终目标位置处理和转发消息。 2 2 3w s d l w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服务描述语言) 是描述w e b 服务的标准x m l 格式的语言，它用一种和具体语言无关的抽象方式定义了给 定w 曲服务收发的有关操作和消息【2 2 j 。它也是一种x m la p p l i c a t i o n ，它将w 曲 s e r v i c e 描述定义为一组服务访问点，客户端可以通过这些服务访问点对包含面 向文档信息或面向过程调用的服务进行访问( 类似远程调用) ，实现w e b 服务 的即时装配【2 3 1 。w s d l 首先对访问的操作和访问时使用的请求响应消息进行抽 象的描述，然后将其绑定到具体的传输协议和消息格式上，以最终定义具体部 署的w | e b 服务访问点。相关的具体部署的服务访问点通过组合就成为抽象的 w e bs e r v i c e s 。 w s d l 文档将w e bs e r v i c e 定义为服务访问点或端口的集合。在w s d l 中， 由于服务访问点和消息的抽象定义已从具体的服务部署或数据格式绑定中分离 出来，因此可以对抽象定义进行再次使用。用于特定端口类型的具体协议和数 据格式规范构成了可以再次使用的绑定。将w e b 访问地址与可再次使用的绑定 相关联，可以定义一个端口，而端口的集合则定义为服务。因此，w s d l 文档 由一个名为 的根元素及其7 个子元素构成： ( 1 ) ，它是w s d l 文档中的根元素，定义w 曲服务的名称， 并声明w s d l 其余部分使用的命名空间。 ( 2 ) ，该元素描述了w e b 服务与服务用户之间交换消息所使用的 所有数据类型，它使用某种类型( 默认的使用x m ls c h e m a 中的类型系统) 。 ( 3 ) ，通信消息的数据结构的抽象类型化定义。使用 所 定义的类型来定义整个消息的数据结构。 元素包含了一组 元 素，每个 元素都是最终消息的一个组成部分。 1 2 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 ( 4 ) ，对服务所支持的操作的抽象描述，般单个 描述了一个访问入口的请求响应消息对。 ( 5 ) ，对于某个访问入口点类型所支持的操作的抽象集合，这 些操作可以有一个或多个服务访问点来支持。一个 包含若干个 ，而一个 , l 豇0 是指访问入口支持的一种类型的调用。在 w s d l 中支持四种访问入口的调用的模式：单请求、单响应、请求响应、响应 请求。 ( 6 ) ，指定了用于表示通信中的特定元素 定义的操作 和消息的具体协议和资料格式。 ( 7 ) ，定义为协议数据格式绑定于具体w e b 访问地址组合的单个 服务访问点。包括通过哪个w e b 地址( u r l ) 来访问，应当使用怎样的消息调 用模式来访问等等。 ( 8 ) ，相关服务访问点的集合，即一组相关的 元素的集合。 它描述了一个具体的被部署的w e b 服务所提供的所有访问入口的部署细节，一 个 往往会包含多个服务访问入口，而每个访问入口都会使用一个 元素来描述。 其中七个子元素又分为两类： 1 描述契约类：元素 、 、 与 用于描 述w e b 服务所提供的契约； 2 描述联系类：元素 、 与 用于指定契约与它的实 现之间的联系。 2 2 4u d d i u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) 是w e b 服务的另一 项核心技术，它是一个基于x m l 的独立于现有各种平台和开发工具的描述规 范，是为解决w e b 服务的发布和发现问题而制订的新一代基于i n t e m e t 的电子 商务技术标准【2 4 】。u d d i 采用的是一个全球化的、平台无关的、开放式的架构。 它使得商业实体能够彼此发现以及定义他们怎样在i n t e m e t 上互相作用，并在一 个全球的注册体系架构中共享信息。u d d i 是这样一种基础的系统构筑模块， 他使商业实体能够快速、方便地使用他们自身的企业应用软件来发现合适的商 业对等实体，并与其实施电子化的商业贸易。 第2 章w e bs e r v i c e s 的体系结构及主要技术 u d d i 规范的信息模型由被称为实体的持久化的数据结构的实例组成【2 4 1 。 实体用x m l 描述，并被持久化的存储在u d d i 节点中。一个u d d i 信息模型 主要由以下六种类型实体的实例组成： ( 1 ) b u s i n e s s e n t i t y ：描述了提供w e b 服务的企业或组织的详细信息。 ( 2 ) b u s i n e s s s e r v i c e ：描述了一组相关的w e b 服务的集合，这些w e b 服务 由被描述为b u s i n e s s e n t i t y 的商业实体提供。 ( 3 ) b i n d i n g t e m p l a t e ：关于服务的入口点和构造规范的技术信息，包括应 用程序连接远程w e b 服务并与之通讯所必须的信息。 ( 4 ) t m o d e l ：服务的规范描述，提供了访问服务所需要的关键的调用规范 信息。 ( 5 ) p u b l i s h e r a s s e r t i o n ：描述了两个b u s i n e s s e n t i t y 之间的关系，由其中一 个b u s i n